О загрязнении мелкодисперсной пылью РМ10 атмосферного воздуха города Кабул

О загрязнении мелкодисперсной пылью РМ10 атмосферного воздуха города Кабул

В статье приводятся результаты анализов, проведенных национальным агентством Афганистана по экологии и защите окружающей среды и российскими авторами исследований по оценке загрязнения атмосферного воздуха города Кабула. Выполнен анализ по формированию информации о состоянии качества атмосферного воздуха на территории города Кабула, при рассмотрении его улично-дорожной сети, как источника химического загрязнения воздушной среды. Получена математическая модель зависимости концентрации мелкодисперсной пыли (РМ₁₀) от трех факторов: скорости ветра, влажности и температуры в зимние месяцы города Кабула.

Ключевые слова: качество воздуха, пыль, мелкодисперсные частицы, влажность, скорость ветра, множественный коэффициент регрессии, критерий Фишера.

Загрязнение атмосферного воздуха является важной эколого-гигиенической проблемой для большинства городов. Показатели загрязнения воздушной среды определяются изменениями выбросов промышленных предприятий, транспортной инфраструктуры, а также индивидуальными метеорологическими условиями, уникальными для каждого города, которые также обладают значительной временной изменчивостью [1−7].

Одним из значимых показателей качества атмосферного воздуха в городской среде является содержание в нем взвешенных веществ. Особое внимание необходимо уделять концентрации мелкодисперсной пыли, с размерами частиц меньше 2,5 мкм (РМ _2,5) и 10 мкм (РМ ₁₀).

Согласно документам Всемирной организации здравоохранения, взвешенные вещества PM₁₀, содержащиеся в атмосферном воздухе, являются по степени своего вредного воздействия одним из наиболее значимых факторов влияния загрязнения воздуха на здоровье населения [7].

В настоящее время контроль над содержанием мелкодисперсных частиц в воздухе осуществляется как в Европе, так и некоторых городах Афганистана [8−14].

Город Кабул характеризуется достаточно сухой погодой c ветром, поэтому автомобильно-дорожный комплекс является «поставщиком» мелкодисперсной пыли в городскую воздушную среду.

В течение 2015 года в зимнее и весеннее время в Кабуле, были проведены замеры концентрации мелкодисперсной пыли РМ ₁₀, в рамках мониторинга загрязнения воздушной среды. Измерения проводились прибором (Air pointe) по трем факторам: скорость ветра, влажность и температура воздуха. Были выбраны характерные месяцы для каждого сезона. В зимнее время — это месяц январь, в весеннее время — это месяц апрель. загрязнение атмосферный мелкодисперсная пыль Стандарты качества воздуха для Афганистана указаны в табл.1.

Таблица 1. Стандарты качества воздуха для Афганистана

Результаты замеров в январе представлены в табл.2, где V скорость ветра (м/с), влажность воздуха (%), Т температура воздуха (в градусах С), РМ ₁₀ (мг/мі).

Таблица 2. Результаты замеров за январь 2015 г.

Результаты замеров представлены на рис. 1, анализ которого показывает, что число превышений концентрации твердых частиц РМ ₁₀ нормы 150 мг/м ³ происходит в течение 11 дней из 21-го.

Рис. 1. Концентрация твердых частиц РМ ₁₀ в г. Кабуле в январе 2015 г.

В апреле месяце число превышений концентрации твердых частиц РМ ₁₀ нормы 150 мг/м ³ происходит в течение 13 дней из 21-го (рис. 2).

Рис. 2. Концентрация твердых частиц РМ ₁₀ в г. Кабуле в апреле 2015 г.

Для оценки зависимости РМ ₁₀ от трех факторов (скорости ветра, влажности и температуры воздуха) все исходные данные были приведены к нормированному виду. Нормирование проводилось для каждого месяца отдельно. Были введены в рассмотрение следующие переменные:

Y концентрация взвешенных частиц РМ ₁₀; x₁ скорость ветра; x₂ влажность; x₃ температура воздуха. Нормирование осуществлялось по формулам:

;;. (1).

Для января месяца имеем: Y_max = 301; Y_min = 61; Y_ср = 181; _Y =120; x_1max = 4; x_1min = 1; x_1ср = 2,5;; x_2max = 74; x_2min = 6; x_2ср = 40;; x_3max = 14; x_3min = 6; x_3ср = 4; .

Для апреля месяца: Y_max = 301; Y_min = 72; Y_ср = 186,5; _Y =114,5; x_1max = 3; x_1min = 0; x_1ср = 1,5;; x_2max = 56; x_2min = 9; x_2ср = 32,5;; x_3max = 28; x_3min = 11; x_3ср = 19,5; .

Для каждого месяца исследовалась линейная и квадратичная регрессия, т. е. уравнение регрессии отыскивалось в двух видах:

и.

.

Для января месяца на основе F критерия Фишера была выбрана линейная модель, а для апреля месяца — квадратичная модель.

После проведения расчетов были получены уравнения регрессии для каждого месяца (табл. 3).

Таблица 3. Уравнения регрессии

Месяц.	Уравнение регрессии.	Множественный коэффициент корреляции R.
Январь.		0,648.
Апрель.		0,652.

Как показывают результаты расчетов универсальную форму зависимости загрязнения РМ ₁₀ в атмосфере Кабула от трех факторов: скорости ветра, влажности и температуры воздуха получить не удается. Однако для отдельных месяцев такие зависимости получены. Коэффициент корреляции для обоих месяцев равен 0,65, что в соответствии с таблицей Чеддока, говорит о заметной связи.

Полученные данные можно интерпретировать следующим образом, что, например, в январе месяце с увеличением ветра и с уменьшением влажности воздуха загрязнение атмосферы воздуха г. Кабула увеличивается.

• 1. Kyoyken M.P. Source deposits to PM_2.5 and PM₁₀ against the background of city and the adjacent street // Atmospheric environment. 2013. V. 71. рр. 26−35.
• 2. Evaluation of the impact of dust suppressant application on ambient PM10 concentrations in London / B. Barratt, D. Carslaw, G. Fuller, D. Green, A. Tremper // King’s College London, Environmental Research Group Prepared for Transport for London under contractto URS Infrastructure & Environment Ltd. November 2012. 56 р.
• 3. Николенко Д. А., Соловьева Т. В., Анализ опыта мониторинга загрязнения мелкодисперсной пылью придорожных территорий в странах ЕС и России // Инженерный вестник Дона. 2015. № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n3y2015/3186.
• 4. Азаров В. Н., Тертишников И. В., Калюжина Е. А., Маринин Н. А. Об оценке концентрации мелкодисперсной пыли (РМ ₁₀ и РМ _2,5) в воздушной среде // Вестник ВолгГАСУ, сер. Строительство и архитектура. 2011. № 25 (44). С. 402−407.
• 5. Азаров В. Н., Маринин Н. А., Жоголева Д. А. Об оценке концентрации мелкодисперсной пыли (PM_2,5 и PM₁₀) в атмосфере городов // Известия Юго-Зап. гос. ун-та. 2011. № 5(38). Ч.2. С. 144−149.
• 6. Николенко М. А., Неумержицкая Н. В., Сергина Н. М., Белоножко М. В. О результатах оценки воздействия на качество атмосферного воздуха и об определении необходимой степени очистки пылевых выбросов асфальтобетонных заводов // Инженерный вестник Дона, 2015, № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2015/3191.
• 7. Contribution (contributions) of the cities of the environment of firm particles (РM): the systematic review of local sources of contributions at the global level / Federico Karagulian, Claudio Balys, Carlos Francisco C. Dora, Annette Prьss-Ustьn, Sofie Bonjour, Heather Ader Rokhani, Markus Amann // Atmospheric environment. 2015. V. 120. рр. 475−483.
• 8. Годовые колебания частиц РМ ₁₀ в воздухе Владивостока / В. А. Дрозд, П. Ф. Кику, В. Ю. Ананьев [и др.]// Известия Самарского научного центра РАН. 2015. Т. 17. № 5 (2). С. 646−651.
• 9. Tendency of firm particles in surrounding. Air the town in India / Manya Singkh, Atindra Kumar Pandey, P.K. Singkh, Gunjana Singkh // Indian magazine of basic and applied researches. 2016. Vol. 1. № 4. рр. 70−72.
• 10. Азаров В. Н., Сидякин П. А., Лопатина Т. Н. Влияние содержания мелкодисперсной пыли в атмосферном воздухе на социально-экологическое благополучие городов-курортов Кавказских Минеральных Вод // Социология города. 2014. № 1. С. 28−38.
• 11. Monitoring of fine particulate air pollution as a factor in urban planning decisions / Azarov V.N., Barikaeva N.S., Solovyeva T. // Procedia Engineering. 2016. V. 150. pp. 2001;2007.
• 12. The decreasing dust emissions of aspiration schemes appling a fluidized granular particulate material bed separator at the building construction factories / V.N. Azarov, Koshkarev S.A., D.V. Azarov // Procedia Engineering. 2016. V. 165. pp. 1070−1079.
• 13. Main trends of dust conditions normalizing at cement manufacturing plants // V.N. Azarov [et al.]// International Review of Civil Engineering. 2016. 6(6). pp. 145−150.
• 14. Research of dust content in the earthworks working area / Azarov V.N., Trokhimchuk M.V., Sidelnikova O.P. // Procedia Engineering. 2016. V. 150. pp. 2008;2012.

References:

• 1. Kyoyken M.P. Atmospheric environment. 2013. V. 71. рр. 26−35.
• 2. B. Barratt, D. Carslaw, G. Fuller, D. Green, A. Tremper. King’s College London, Environmental Research Group Prepared for Transport for London under contractto URS Infrastructure & Environment Ltd. November 2012. 56 р.
• 3. Nikolenko D.A., Solov’eva T.V. Inћenernyj vestnik Dona (Rus). 2015. № 3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3186.
• 4. Azarov V.N., Tertishnikov I.V., Marinin N.A. Zhilishhnoe stroitel’stvo. 2012. № 3. рр. 20−22.
• 5. Azarov V.N., Marinin N.A., Zhogoleva D.A. Izvestija Jugo-Zap. gos. un-ta. 2011. № 5(38). Р.2. рр. 144−149.
• 6. Nikolenko M.A., Neumerzhickaja N.V., Sergina N.M., Belonozhko M.V. Inzhenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, № 3. URL: ivdon.ru/magazine/archive/ n3y2015/3191.
• 7. Federico Karagulian, Claudio Balys, Carlos Francisco C. Dora, Annette Prьss-Ustьn, Sofie Bonjour, Heather Ader Rokhani, Markus Amann. Atmospheric environment. 2015. V. 120. рр. 475−483.
• 8. V.A. Drozd, P.F. Kiku, V. Ju. Anan’ev [i dr.]Izvestija Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2015. T. 17. № 5 (2). pp. 646−651.
• 9. Manya Singkh, Atindra Kumar Pandey, P.K. Singkh, Gunjana Singkh. Indian magazine of basic and applied researches. 2016. Vol. 1. № 4. рр. 70−72.
• 10. Azarov V.N., Sidjakin P.A., Lopatina T.N. Sociologija goroda. 2014. № 1. рр. 28−38.
• 11. Azarov V.N., Barikaeva N.S., Solovyeva T. Procedia Engineering. 2016. V. 150. pp. 2001;2007.
• 12. V.N. Azarov V.N., Koshkarev S.A., Azarov D.V. Procedia Engineering. 2016. V. 165. pp. 1070−1079.
• 13. Azarov V.N. [et al.]International Review of Civil Engineering. 2016. 6(6). pp. 145−150.
• 14. Azarov V.N., Trokhimchuk M.V., Sidelnikova O.P. Procedia Engineering. 2016. V. 150. pp. 2008;2012.